Transformer Origami-Roboter faltet sich selbst

Transformer gibt es jetzt tatsächlich - wenn auch kleiner als im Actionfilm: Forscher haben einen Roboter entwickelt, der sich selbst auffaltet und davonkrabbelt. Vorbild war eine alte Origami-Technik.

Seth Kroll/Wyss Institute

Es sieht aus wie ein zusammengefaltetes Stück Zeitung mit zwei Batterien darauf. Wie von Geisterhand bewegt, faltet sich das papierähnliche Gebilde zusammen, erhebt sich und krabbelt davon.

Das Video, das ein Forscherteam der Harvard University in Cambridge (US-Bundesstaat Massachusetts) jetzt veröffentlicht hat, läutete eine kleine Revolution in gleich zwei Fachgebieten ein: der Materialforschung und der Robotik.

Wie die Wissenschaftler im Fachblatt "Science" schreiben, besteht der sich selbst faltende Roboter - abgesehen von den Batterien und ein paar Elektronikbauteilen - quasi aus nur einem Stück. Das Material ist fünfschichtig: Zwischen zwei Schichten Papier befindet sich eine Schicht Kupfer, in die elektrische Leitungen geätzt sind. Das Papier ist überzogen mit einer Schicht aus Polymeren, die mit kleinen Scharnieren versehen ist.

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Materialforschung: Prototyp eines neuartigen Origami-Roboters
Für den eigenen Aufbau erhitzt der Roboter die Scharniere in einer bestimmten Reihenfolge auf rund hundert Grad Celsius. Dadurch faltet er sich nach und nach aus der flachen in die gehfähige Form. Nach etwa vier Minuten ist das Polystyrol wieder abgekühlt und hart. Der Roboter kriecht dann mit Hilfe zweier Motoren davon. Er erreicht dabei eine Geschwindigkeit von 5,4 Zentimetern pro Sekunde und kann sich selbstständig umdrehen. Der gesamte Prozess benötigt nicht mehr elektrische Energie als in einer herkömmlichen AA-Batterie (Mignon-Zelle) enthalten ist.

Einsatz in der Katastrophenhilfe oder im All

Mögliche Einsatzbereiche für sich selbst organisierenden Papier-Maschinchen sehen die Forscher in der Zukunft einige. "Stellen Sie sich einen Stapel Roboter-Satelliten vor, die zusammengepresst in den Weltraum geschickt werden und sich dort selbst aufbauen", sagt Hauptautor Sam Felton in einer Mitteilung der Harvard University. Denkbar seien auch Rettungsroboter, die nach Erdbeben im flachen Zustand in Hohlräume geschickt werden, wo sie sich entfalten und nach Verschütteten suchen.

Ebenfalls in der aktuellen Ausgabe von "Science" berichten Forscher über ein weiteres Origami-Projekt. Das Team um Jesse Silverberg von der Cornell University hat eine alte Falttechnik angewandt, um ein leichtes und extrem widerstandsfähiges Material mit veränderbaren Eigenschaften zu erschaffen.

Die sogenannte Miura-ori-Technik wurde bereits verwendet, um Solarzellen für Weltraummissionen effizient zu verpacken. Im Prinzip wird ein Blatt Papier so geknickt, dass die Falten auf der Fläche ein geometrisches Muster aus Parallelogrammen bilden. Dies verleiht dem Papier wundersame Eigenschaften: Das dreidimensionale Gebilde lässt sich aufziehen und mit einem Handgriff ganz klein zusammenfalten.

Durch geschicktes Falten - also mit kleinen Veränderungen der Geometrie - gelang es Silverberg und seinen Kollegen, die Form und Festigkeit ihrer Gebilde zu verändern und sie zudem wieder in die alte Form zurückzuverwandeln. Die Forscher hoffen, auf diese Weise eines Tages programmierbare Materialien zu erschaffen.

aei/dpa



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